配電工程中低壓電纜敷設技術優(yōu)化措施

國網(wǎng)泗陽縣供電公司 戴 越

在配電系統(tǒng)中，傳輸電能用到的電纜可分為裸導線、電力電纜管、絕緣導線、封閉母線（母線槽）等。電力電纜主要由纜芯、絕緣層、護套、鎧甲、外保護層組成，電纜的敷設方式包括直接埋地、電纜溝敷設、電纜橋架隧道、建筑豎井內(nèi)敷設等[1]。絕緣導線按照絕緣材料可以分為橡皮絕緣跟塑料絕緣，敷設方式又分為明敷和暗敷，廣泛的用于發(fā)電機出線、變壓器出線、高壓開關柜母線聯(lián)絡和建筑物垂直干線系統(tǒng)等場景中[2]。

1 某配電工程低壓電纜敷設技術存在的問題與挑戰(zhàn)

在配電工程低壓電纜敷設過程中，路徑規(guī)劃是一個重要的環(huán)節(jié)。然而，由于該配電工程建設的復雜性及周邊區(qū)域地形的不規(guī)則性，導致電纜敷設路徑面臨較大的限制和約束，導致路徑規(guī)劃不夠合理。不恰當?shù)穆窂竭x擇可能導致電纜彎曲過大，增加電纜線芯的壓力，導致絕緣層受損，甚至可能引起電纜斷裂。因此，工作人員在該配電工程電纜敷設作業(yè)實踐中，探索更加高效的路徑規(guī)劃算法，綜合考慮電纜敷設的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。

低壓電纜敷設技術中，接頭的連接技術直接影響電纜系統(tǒng)的穩(wěn)定性。然而該配電工程接頭具備較強的特殊性和復雜性，接頭處產(chǎn)生了接觸不良、電阻增大、絕緣不足等問題。這些問題可能導致接頭發(fā)熱、導致電纜線芯損壞，甚至引發(fā)火災等隱患[3]。因此，工作人員在該配電工程電纜敷設作業(yè)實踐中，采用高品質(zhì)的接頭材料和專業(yè)的連接技術，加強對接頭連接效果的監(jiān)測和檢測。

該低壓電纜工程的敷設環(huán)境涉及城市道路、農(nóng)村田野等多樣化場景，不同環(huán)境條件對電纜的影響也各不相同。工作人員在電纜敷設作業(yè)實踐中發(fā)現(xiàn)，在城市道路周圍區(qū)域進行低壓電纜敷設會受到交通壓力和地下管線的影響，在偏遠地區(qū)會受到自然環(huán)境的挑戰(zhàn)。因此，工作人員不但根據(jù)不同環(huán)境選擇適宜的電纜材料和敷設技術，同時還重點考慮電纜的耐候性和抗干擾能力，確保電纜系統(tǒng)在各種條件下穩(wěn)定運行。圖1為預制電纜終端。

圖1 預制電纜終端

2 配電工程中低壓電纜敷設中的技術選擇

《民用建筑電氣設計標準》中對于電纜的截面積的選擇有較為準確詳細的規(guī)定：導體的載流量不應小于預期負荷的最大計算電流和按保護條件所確定的電流，并應按敷設方式和環(huán)境條件進行修正；導體應滿足動穩(wěn)定與熱穩(wěn)定的要求；線路電壓損失應小于等于規(guī)定的允許值；導體最小截面積應滿足機械強度的要求，且每一相導體截面積都需要滿足該規(guī)定[4]。因此，在該配電工程施工中，工作人員對電纜敷設的選擇從以下幾個角度出發(fā)考慮。

2.1 按發(fā)熱條件選擇

導體在通過計算電流時，其產(chǎn)生的發(fā)熱溫度不應超過其正常運行時的最高允許溫度，此外還應滿足過負荷保護的配合要求，即：Ip≥Ica，式中：Ip為標準環(huán)境溫度（一般為25℃）時導線的長時允許電流，Ica為導線的最大長時工作電流。

導體的允許載流量需要根據(jù)敷設不同方式以及敷設處的環(huán)境溫度進行進一步校正，校正系數(shù)應按標準《低壓電氣裝置》相關規(guī)定確定。當土壤熱阻系數(shù)與載流量對應的熱阻系數(shù)不同時，敷設在土壤中的電纜的載流量應進行校正，其校正系數(shù)也參見該國家規(guī)范中相關內(nèi)容確定[5]。當電纜采用不同的敷設方式時，載流量的校正系數(shù)應滿足表1要求。

表1 電纜載流量的校正系數(shù)表

多回路直埋敷設的電纜的載流量校正系數(shù)，以及多根電纜成束敷設的載流量校正系數(shù)，也同樣按國標《低壓電氣裝置》中相關規(guī)定確定[6]。實際工程中，可以將相同截面積電纜成束敷設。若實際電纜電流達不到額定電流時，可以適當提高或者降低系數(shù)。當存在成束敷設電纜中的某回路的電流實際未達到額定電流30%的情況時，在選擇降低系數(shù)時可不考慮在電纜總數(shù)內(nèi)。在工程設計中，通常要求不同電壓等級或不同類型的電線、電纜分別敷設在不同的橋架內(nèi)，主要是考慮不同電壓等級或不同類型電纜導體的長期允許最佳工作溫度不同，敷設在一起只能以溫度低的選擇載流量并考慮降低系數(shù)，這樣導致了溫度高的電纜的載流量得不到充分利用，進而造成資源浪費和成本的增加。

2.2 按短路熱穩(wěn)定條件選擇

高壓絕緣導線和電纜的短路熱穩(wěn)定校驗。校驗短路熱穩(wěn)定的時間：t=tk+tD，式中：tk與tD分別為繼電保護裝置后備保護的動作時間和斷路器的全開閘時間。當短路持續(xù)時間0.1s ≤t時，滿足短路熱穩(wěn)定條件：S≥Ik/K√t，式中：t為短路電流持續(xù)時間（s）。（由低壓保護電器的動作特性確定）。在短路時間小于0.1s 的情況下，滿足短路熱穩(wěn)定條件：K2S2≥I2t，式中的t值可以從低壓保護電器技術數(shù)據(jù)參數(shù)中查詢得出。

該配電工程以10kV 供電，電纜采用直埋敷設，10kV 母線處三相短路電流為14kA，高壓進線過電流保護動作時間為0.8s，斷路器全開斷時間為0.1s。計算額定電流查電纜選型手冊得知，YJV22-8.7/10kV-3X25載流量為120A、YJV22-8.7/10kV-3X35載流量為140A，初選定采用YJV-8.7/10kV-3X35電纜。按照短路熱穩(wěn)定條件進行校驗：

通過以上分析可知，如果系統(tǒng)的短路電流達到14kA，即使負載的計算額定電纜再小，進線電纜截面積應不小于120mm2。實際工程中，0.6/1kV 及以下電壓等級的電纜，在采用動斷路器或熔斷器進行線路保護時，按照計算電流選擇的電纜一般就能夠滿足短路熱穩(wěn)定要求，在這種情境下可以省略這一步校驗。而對于3.6/6kV 以上電壓等級的電纜，必須采用短路熱穩(wěn)定校驗電纜截面積選擇是否滿足要求，如不滿足要選擇更大的截面積。

2.3 線路電壓損失核算選擇

三相平衡負荷的電壓損失計算公式：

用負荷矩可表示為：

用電流矩可以表示為：

式中：ΔU%為線路電壓損失百分數(shù)；Δup%為三相線路每1kW·km 的電壓損失百分數(shù)；Δua%為三相線路每1A·km 的電壓損失百分數(shù)；P為有功負荷，kW；I為線路長度，km；R0′、X0′為三相線路電抗和感抗。計算可知，聚氯乙烯電力電纜用于三相380V 系統(tǒng)的電壓損失如表2所示。

表2 聚氯乙烯電力電纜用于三相380V 系統(tǒng)的電壓損失

2.4 按經(jīng)濟電流條件選擇

在對線纜的選擇中電纜線路費用與導體截面存在一定關系，經(jīng)濟截面滿足公式，即：Sec=Ica/jec，其中jec為經(jīng)濟電流密度，可查表3。

表3 線和電纜的經(jīng)濟電流密度

該配電工程需要向容量為3800+j2100kVA 的廠房供電，廠房年最大負荷利用小時數(shù)預計為5400h，架空線路采用LGJ 型鋼芯鋁絞線。選擇經(jīng)濟截面：

廠房計算電流查相關參數(shù)可得知jec= 0.9A/mm2， 得：Sec=Ica/jec=71.6/0.9=79.6， 由此選擇LGJ-70鋁絞線；校驗發(fā)熱條件如表4所示（實際的環(huán)境溫度為25℃時，溫度矯正系數(shù)為1）。查表得，LGJ-70在室外溫度為25℃時允許載流量為Ip=275A ≥Ica=71.6A，即滿足發(fā)熱條件。

表4 銅芯鋁絞線的允許載流量（環(huán)境溫度為25℃）

3 配電工程中低壓電纜敷設技術優(yōu)化策略

配電工程中低壓電纜敷設工作實踐中，敷設路徑規(guī)劃是其至關重要的一環(huán)，直接影響電纜敷設質(zhì)量。合理的路徑規(guī)劃可以最大程度地減少對現(xiàn)有設施的影響，提高電纜系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為了優(yōu)化敷設路徑，工作人員可以運用現(xiàn)代地理信息系統(tǒng)（GIS）和智能化算法來進行精確規(guī)劃。通過收集相關地理數(shù)據(jù)和電纜敷設需求，利用GIS 技術分析地形、地貌、交通等因素，找出最佳敷設路徑。例如，在城市供電工程中，結(jié)合地圖信息和交通流量數(shù)據(jù)，通過GIS 分析可以規(guī)劃出避開擁堵道路的電纜敷設路徑，避免施工對交通造成過大影響。

低壓電纜的敷設深度和埋深對電纜的穩(wěn)定運行和壽命有著重要影響。合理的敷設深度和埋深可以有效降低電纜受到外部損害的概率，如地面交通壓力、挖掘工程等。為了優(yōu)化敷設深度和埋深，需要對地下管線和地質(zhì)情況進行詳細調(diào)查和分析。在配電工程低壓電纜敷設項目中，如果發(fā)現(xiàn)敷設線路經(jīng)過有較大農(nóng)機作業(yè)活動的區(qū)域，可以通過合理調(diào)整電纜埋深，降低農(nóng)機活動對電纜的影響。

低壓電纜敷設過程中，接頭處理和終端連接是電纜系統(tǒng)中脆弱環(huán)節(jié)，對電纜傳輸性能和穩(wěn)定至關重要。優(yōu)化接頭處理和終端連接，需要使用高品質(zhì)的接頭材料和專業(yè)的施工工藝。在該配電工程地下電纜敷設作業(yè)中，發(fā)現(xiàn)了由于接頭連接不穩(wěn)定而導致的電纜故障，工作人員選擇采用預制電纜終端的方式來保證連接效果，并減少現(xiàn)場施工時間。另外，為了確保接頭和終端的可靠性，工作人員還定期對其進行檢測和維護，避免潛在故障的發(fā)生。

4 結(jié)語

根據(jù)該配電工程低壓電纜敷設工程實際可以看出，對于不同類型的負荷可以選擇以不同的方式為主選擇截面，同時輔之以其他條件的復核校驗。對于負載電流不大而配電距離相對較長的情況，如低壓照明線路，推薦以電壓損失選擇，再校驗發(fā)熱條件、機械強度和短路熱穩(wěn)定度；對于負荷較大或者計算電流較大的低壓線路，建議以按發(fā)熱條件為主選擇截面，然后進行機械強度、電壓損失和短路熱穩(wěn)定的校驗；對于變壓器的高壓進線端，短路容量大，一般采用先按短路熱穩(wěn)定度選擇電纜截面、而后進行其他條件校驗。此外，對于輸電距離較長的配電線路敷設作業(yè)可按照經(jīng)濟電流條件選擇截面，以更好的確保投資和運行費用的經(jīng)濟合理。